摘 要随着时代的发展科学的进步人们对于安全方面的关注越来越大尤其是对于厨房安全方面的重视。在如今这个厨房安全事故频发的现在厨房安全是至关重要的一环。例如厨房内的温度过高烟雾太大干扰到人体的呼吸功能可燃气体的泄露导致火灾甚至爆炸事故以及电路电线安全问题等等一系列的隐患事故尤其是火灾事故频繁发生。为了防止这些事故的发生设计了一个系统。本文通过以STM32F103单片机为核心的系统主要进行厨房内的温度检测和烟雾浓度检测以及报警功能与此同时还能实现自动动作功能来对安全事故进行处理。系统包含温度检测电路烟雾检测电路声光报警电路按键控制电路显示电路以及水泵控制电路等。本系统通过对硬件的电路设计和软件的程序撰写以及设计将信息的采集处理都通过STM32F103单片机芯片去完成。当险情即将发生或者将要发生的时候系统发出警报及时对厨房内的事故进行处理保障人们的人生安全以及设备安全使人能更安全地进入厨房工作。关键词厨房安全报警器STM32F103单片机智能化AbstractWith the development of the times and the advancement of science, people pay more and more attention to safety, especially the importance of kitchen safety. In today’s kitchen safety incidents, kitchen safety is a vital part. For example, the temperature in the kitchen is too high, the smoke is too much to interfere with the breathing function of the human body, the leakage of flammable gas causes fire and even explosion accidents, and the safety of circuit wires and the like, and a series of hidden accidents, especially fire accidents occur frequently. In order to prevent these accidents from happening, a system was designed. This article adopts the STM32F103 single-chip microcomputer as the core system, mainly for temperature detection, smoke concentration detection and alarm function in the kitchen. At the same time, it can also realize the automatic action function to deal with safety accidents. The system includes temperature detection circuit, smoke detection circuit, sound and light alarm circuit, button control circuit, display circuit and water pump control circuit. The system through the hardware circuit design and software programming and design, the information collection and processing through the STM32F103 microcontroller chip to complete. When the danger is about to happen or is about to happen, the system will issue an alarm to deal with accidents in the kitchen in time to ensure people’s life safety and equipment safety, so that people can enter the kitchen safely.Key WordsKitchen safety, alarm, STM32F103 single chip microcomputer,intelligent目录第一章 引言 51.1 选题依据和意义 51.2 国内外现状研究 51.3 设计目标和内容 51.4 设计方案 6第二章 硬件设计部分 82.1 单片机最小系统 82.2烟雾检测采集电路 102.3温度采集电路 112.4显示电路 122.5声光报警电路 152.6 按键电路 172.7水泵控制电路 172.8 本章小结 18第三章 软件设计部分 203.1 软件介绍 203.2 主程序设计部分 213.3报警程序设计及流程图 223.4 电源模块软件设计 223.5 本章小结 24第四章 调试 254.1 硬件调试及调试中遇到的问题 254.2软件调试 254.3 实物展示 274.4本章小结 29第五章 结 论 315.1总结 315.2展望 31参考文献 32致谢 33第一章 引言1.1 选题依据和意义伴随着时代的发展科学的进步人们对于安全方面的关注越来越大尤其是对于厨房安全方面的重视。在如今这个厨房安全事故频发的现在厨房安全是至关重要的一环。在此基础上于是就有了厨房安全检测这一想法的诞生。目的是通过检测厨房内最容易发生的安全隐患例如厨房内的温度过高烟雾太大干扰到人体的呼吸功能可燃气体的泄露导致火灾甚至爆炸事故以及电路电线安全问题等等一系列的隐患事故尤其是火灾事故频繁发生。检测这些的发生与否从而报警严重时候采取必要的动作去阻止事故发生从而保障了厨房内的人员安全以及设备安全令人们在安全事故发生的时候不会全然不知让人们有个安全保证。从而使人们能够安心的在厨房内进行工作。1.2 国内外现状研究1.2.1国内研究现状近些年来由于厨房安全事故频发经常能听闻燃气泄漏火灾爆炸等事故从厨房内发生因此国内对厨房安全的重视越来越大。开始研究智能厨房安全了但是由于国内之前对此事关注程度不够大导致对这些项目的的站站相对落后。虽然这几年国内奋起直追各大品牌例如海尔美的苏宁等电器厂商纷纷投入人力物力来进行这方面的研究同时国内各大研究院也在进行研究发展在这些方面总算有点起色。1.2.2 国外研究现状1963年5月日本新宇宙电气公司开发了第一个接触气体泄漏警报。通过18个月的技术改革和改良除了能够检测气体外还引入了新一代警报器。它还能够检测其余气体如一氧化碳主要用于厨房和浴室的安全检测。1969年2月因为技术的持续进步日本研制出世界上第一台半导体气体泄漏报警器。半导体报警器比接触式燃烧装置更灵敏成本更低使用寿命更长因此其应用前景更为广阔。1981年2月为了尽量避免火灾和爆炸的发生为了尽量避免火灾和爆炸的发生日本制定了一项规定规定必须在居民区、公寓和旅馆安装煤气泄漏报警器。1983年11月日本静冈县一家娱乐场所的一家餐馆发生瓦斯爆炸。14人死亡27人受伤。纵观日本历史这是一起较为严重液化石油气爆炸事故这起事故引起了日本政府和全日本人民的高度关注。从此以后日本政府介入了日本的液化石油气企业对液化石油气的安全进行重点督查。大力推进燃气泄漏报警。1986年5月日本制定了推广使用安全装置的基本准则。美国16个州的立法还要求在住宅和公寓安装煤气泄漏报警器。经过50年的蓬勃发展日本不仅在气体报警性能测试方面更加安全可靠而且在气体传感器开发技术方面也日益成熟。在这项技术方面日本一直站在国际社会的前列。由于生产企业和日本政府大力提倡使用瓦斯警报当地的瓦斯爆炸事故率远低于欧美一些发达国家。1.3 设计目标和内容根据课题的设计要求本文在次介绍了基于单片机的厨房安全检测系统在厨房内利用各种传感器去检测温度情况以及烟雾浓度转化为信号传输到芯片在和预设值进行对比从而判断是否报警在发出警报的同时将控制继电器实现动作去控制事故或者降低灾害的影响。本系统具有两个检测功能一是温度而是烟雾浓度同时还具备灯光报警声音报警以及继电器动作控制水泵元件工作等功能。本次的设计主要分为两部分一个是硬件方面的设计另一个是软件程序上面的设计。主控芯片采用STM32和编程语言采用C语言写的程序。成品的主体被分成1602液晶显示器温度检测模块烟雾浓度检查模块灯光和蜂鸣报警模块和按钮控制模块和继电器驱动水泵。编程通过C语言来编译接着将生成的HEX文件通过编码下载器下载到STM32芯片中紧接着Proteus这个软件可以用来功能的模拟确保功能正确完成。1.4 设计方案设计的流程框图如图1.1所示。最重要的是决定微处理器的型号。现考虑使用AT89C51芯片或者STM32F103C8T6芯片。AT89C51芯片与其他芯片相比他的管脚比较少能实现的功能数量会变少储存量也只有4K字节可能在执行庞大的功能时会导致储存量不足而出现错误现象的发生。而STM32F103芯片就不会存在这种现象。而且STM32F103系统列单片机相比其他系列单片机具有很多优点。就目前来说STM32F103单片机的教程和资源相对其他芯片是比较多的而且功能运行的速度较快STM32F103系列单片机为程序提供了一个串口,下载起来较为方便STM32F103单片机内部还专门设置了一个看门狗电路令它的抗干扰能力变得十分强大。综合上述种种有点本设计选用STM32F103芯片。图1.1STM32F103C8T6这块芯片是本次设计所使用的芯片它的里面存在了一个64KFLASH程序存储器。芯片的数据处理功能主要由数字温度传感器DS18B20和MQ-2烟雾传感器来完成。两个传感器收集数据进行分析判断和处理再根据数据的特定条件下传送至到电源指示灯蜂鸣器和继电器随后判定是否动作。整个系统的设计分为两个大块第一个方面是硬件的电路图设计第二个方面是软件程序语言的编程设计。硬件的电路图设计里面有灯光蜂鸣报警控制电路温度和烟雾浓度收集电路实时数据显示电路操作电路动作控制电路。程序语言的编程设计包括主体的总控制程序温度和烟雾情况的收集程序电源指示器显示程序和驱动输出的动作程序均由基础的C语言系统来编程实现。第二章硬件设计部分硬件电路系统工作的载体主要有单芯片微型计算机的最小系统灯光蜂鸣报警控制电路温度和烟雾浓度收集电路实时数据显示电路操作电路动作控制电路等。烟检测采集电路和温度采集电路实现信号采集并且显示模块水泵控制声光报警和按钮控制电路实现人机对话。2.1 单片机最小系统本次设计采用的单片机最小系统如下图图2.1 单片机本次设计在经过多方面的选择与修改之后选择了STM32F103C8T6这个比较完善的芯片。stm 32f103 c8t6 mcu是一个32位元的微控制器有512k位元组的快闪记忆体基于手臂核心。SRAM 的容量可以达到64KB之大供电的正常电压范围在2.0V-3.6V里面内含复位键可以拥有睡眠、停机和待机等一些的省电模式来实现芯片的低功耗的要求。其中复位电路是在芯片工作状态出现问题的时候可以保证回到最原始的状态的电路。首先复位信号在单片机通电的时候就产生了;然后该信号进行传输复位电路开始启动;最后芯片被还原为最开始的工作状态。当芯片正在运行和工作的过程中假如在外界因素的干扰下出现出错情况或者执行的程序出现故障的时候人工按下复位按钮这个时候单片机就会自己重新开始执行自原始的程序。在时钟结束工作以后2个周期的高电平信号就会从RESET端输出在这个时候复位成功。一般来说复位模式有两种第一种是通电即可自动复位模式第二种是可以通过一个按键来人工复位。人工按键复位电路是本此的设计使用的所以在电路板上存在一个专门用来复位的按键。单片机也就是微控制器包含一个40千赫的RC振荡器工厂调谐8 MHz的RC振荡器以校准的32 kHz的RTC振荡器以及提供CPU时钟的PLL。它存在待机睡眠和关机三种不同的模式。这三种模式可以保证芯片较低的功率损耗。 此外STM32 MCU还具有三个12位模数转换器电压的变换范围是0至3.6V具有三倍采样性能和保持功能。 MCU具备51个多功能的5V兼容I / O端口。 一切I / O端口都可以通过16个外部来进行中断。 同时MCU还具有11个不同功能定时器其中4个是16位的普通定时器2个16位6通道高级控制定时器2个看门狗定时器1个系统定时器和2个16位基本定时器。本次设计所选用的单片机的STM32F103 的硬件资源1、STM32F103C8 主芯片一片2、贴片 8M 晶振通过芯片内部 PLL 最高达 72MST 官方标准参数3、LM1117-3.3V 稳压芯片可以提供电流最大数值为 800mA4、一个USB 接口可以给系统版供电5、复位按钮